JPH01249890A - 二段触媒燃焼式改質器 - Google Patents
二段触媒燃焼式改質器Info
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- JPH01249890A JPH01249890A JP63076179A JP7617988A JPH01249890A JP H01249890 A JPH01249890 A JP H01249890A JP 63076179 A JP63076179 A JP 63076179A JP 7617988 A JP7617988 A JP 7617988A JP H01249890 A JPH01249890 A JP H01249890A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
仁産業上の利用分野〕
本発明は、炭化水素類の改質を行う二段触媒燃焼式改質
器における二段目燃焼部の改良に係り。
器における二段目燃焼部の改良に係り。
特に燃料と酸素の均一混合を達成し、均一燃焼が行える
二段触媒燃焼式改質器に関する。
二段触媒燃焼式改質器に関する。
従来の二段触媒燃焼式改質器の構造を第５図に示す。図
において、改質する原料および水蒸気混合物は、原料ノ
ズル１より反応器内に入り、仕切室２より２反応管外管
３に入る。反応管外管３には、水蒸気改質触媒が充填さ
れており、かつ反応管自体は、伝熱促進用の充填粒子層
４内に埋蔵されている。
において、改質する原料および水蒸気混合物は、原料ノ
ズル１より反応器内に入り、仕切室２より２反応管外管
３に入る。反応管外管３には、水蒸気改質触媒が充填さ
れており、かつ反応管自体は、伝熱促進用の充填粒子層
４内に埋蔵されている。
原料は反応管外管３を通る間に、外部より反応熱を受け
、かつ水蒸気改質触媒の作用によって改質反応を生じ９
反応終了後９反応管内管５を通り。
、かつ水蒸気改質触媒の作用によって改質反応を生じ９
反応終了後９反応管内管５を通り。
改質ガス仕切室６に集められ、改質ガスノズル７より反
応器外へ出される。
応器外へ出される。
一方、−段燃料ノズル８からは、燃料と空気が供給さる
。また、二段燃料ノズル９からは燃料が供給される。こ
こで、−段燃料ノズル８から供給される空気は、一段目
燃料のみならず、二段目燃料も燃焼させるに充分な量の
空気が供給される。
。また、二段燃料ノズル９からは燃料が供給される。こ
こで、−段燃料ノズル８から供給される空気は、一段目
燃料のみならず、二段目燃料も燃焼させるに充分な量の
空気が供給される。
−段燃料ノズル８から導入された燃料と過剰の空気は、
予混合器ｌＯにて均一に予混合されて容器内に投入され
、一段目燃焼触媒層１１によって燃焼される。発生した
燃焼ガスは、充填粒子Ｎ４を通る間に埋蔵の反応管へ反
応熱を供給し、燃焼ガス自身の温度は低下する。上部の
充填粒子層４は支持板１８によって保持される構造とな
っている。充填粒子層４および支持板１８を通った燃焼
ガスは。
予混合器ｌＯにて均一に予混合されて容器内に投入され
、一段目燃焼触媒層１１によって燃焼される。発生した
燃焼ガスは、充填粒子Ｎ４を通る間に埋蔵の反応管へ反
応熱を供給し、燃焼ガス自身の温度は低下する。上部の
充填粒子層４は支持板１８によって保持される構造とな
っている。充填粒子層４および支持板１８を通った燃焼
ガスは。
二段燃料ノズル９より供給された燃料と空間部１９にて
合流し、二段目燃焼触媒層１４にて再度燃焼され、高温
の燃焼ガスとなり、充填粒子層４′を通って、さらに反
応管に反応熱を供給した後、燃焼ガスノズル１５より反
応器外へ排出される。
合流し、二段目燃焼触媒層１４にて再度燃焼され、高温
の燃焼ガスとなり、充填粒子層４′を通って、さらに反
応管に反応熱を供給した後、燃焼ガスノズル１５より反
応器外へ排出される。
上述したごとく、従来技術における二段触媒燃焼式改質
器において、二段目燃焼部の一段目燃焼ガスと二段目燃
料との混合に関しては全く配慮がなされておらず、その
ため不均一燃焼による未燃分の発生、不均一燃焼による
ホットスポット（ｈｏｔ ５ｐｏｔ）の発生、および反
応熱供給不足による改質反応の未達などの問題があった
。さらに。
器において、二段目燃焼部の一段目燃焼ガスと二段目燃
料との混合に関しては全く配慮がなされておらず、その
ため不均一燃焼による未燃分の発生、不均一燃焼による
ホットスポット（ｈｏｔ ５ｐｏｔ）の発生、および反
応熱供給不足による改質反応の未達などの問題があった
。さらに。
第５図に示すごとく、二段目燃焼触媒層１４の上流に空
間部１９が必要であり、そのために支持板１８を設けて
いるが、この支持板１８高温ガスにさらされるため強度
低下による損傷の問題があった。
間部１９が必要であり、そのために支持板１８を設けて
いるが、この支持板１８高温ガスにさらされるため強度
低下による損傷の問題があった。
本発明の目的は、二段触媒燃焼式改質器の二段目燃焼部
の上流に、セラミックハニカム構造体よりなる混合部を
設けて、供給する二段目燃料と酸素（空気）を含む一段
目燃焼ガスとの均一混合を達成して二段目燃焼部におけ
る均一燃焼をはかり。
の上流に、セラミックハニカム構造体よりなる混合部を
設けて、供給する二段目燃料と酸素（空気）を含む一段
目燃焼ガスとの均一混合を達成して二段目燃焼部におけ
る均一燃焼をはかり。
かつ従来の改質器において必要とされていた高温に耐え
得る支持板の使用を不要とする構造の二段触媒燃焼式改
質器を提供することにある。
得る支持板の使用を不要とする構造の二段触媒燃焼式改
質器を提供することにある。
上記本発明の目的を達成するために、二段触媒燃焼式改
質器の二段燃焼触媒部上流側の空間部をなくシ９反応管
外周の全面にセラミックハニカム構造体よりなる混合部
を設け、該セラミックハニカム構造体よりなる混合部に
は、上流から流れる一段目燃焼ガスを通す流路と、一方
、供給する二段目燃料を上記一段目燃焼ガスに対して直
交させて通す流路を持ち、かつ各々の流路を連通させる
構造とした上記混合部を設けることにより、達成される
。そして、上記セラミックハニカム構造体よりなる混合
部には、１本もしくは１本以上の燃料供給管から燃料が
供給され、セラミックハニカム内を反応管外周に沿って
分散され、一段目燃焼ガスどの均一混合が達成されるこ
とになり、均一燃焼を行うことができる。また、二段燃
焼部に空間部を必要としないため、従来その部分に設け
られていた高温に耐え得る高価な耐熱性の支持板も。
質器の二段燃焼触媒部上流側の空間部をなくシ９反応管
外周の全面にセラミックハニカム構造体よりなる混合部
を設け、該セラミックハニカム構造体よりなる混合部に
は、上流から流れる一段目燃焼ガスを通す流路と、一方
、供給する二段目燃料を上記一段目燃焼ガスに対して直
交させて通す流路を持ち、かつ各々の流路を連通させる
構造とした上記混合部を設けることにより、達成される
。そして、上記セラミックハニカム構造体よりなる混合
部には、１本もしくは１本以上の燃料供給管から燃料が
供給され、セラミックハニカム内を反応管外周に沿って
分散され、一段目燃焼ガスどの均一混合が達成されるこ
とになり、均一燃焼を行うことができる。また、二段燃
焼部に空間部を必要としないため、従来その部分に設け
られていた高温に耐え得る高価な耐熱性の支持板も。
また省略でき、二段触媒燃焼式改質器の構造を著しく簡
略化することができる。
略化することができる。
一段目燃焼ガスを流すセラミックハニカム構造体よりな
る混合部は、その燃焼ガスの流路に直交して、二段目燃
料の流路を形成することによって。
る混合部は、その燃焼ガスの流路に直交して、二段目燃
料の流路を形成することによって。
燃焼ガスと燃料の均一混合が可能となる。
また、上記の燃料の流路は、混合部を構成する単一セラ
ミックハニカムセルの中央側面に設けることにより、単
一セラミックハニカムセルを複数個組み立て混合部を形
成させる場合に有利となる。
ミックハニカムセルの中央側面に設けることにより、単
一セラミックハニカムセルを複数個組み立て混合部を形
成させる場合に有利となる。
ガスの流動状態を考察すれば、燃焼ガスは上流か下流へ
強制的に流れているため、直交して導入した燃料は、燃
焼ガスの流量に比較して極めて少量であり、燃焼ガスの
流れのエネルギーによって燃料が誘引拡散され、ガス混
合の効果をいっそう高めることになる。
強制的に流れているため、直交して導入した燃料は、燃
焼ガスの流量に比較して極めて少量であり、燃焼ガスの
流れのエネルギーによって燃料が誘引拡散され、ガス混
合の効果をいっそう高めることになる。
以下に本発明の一実施例を挙げ２図面を参照しながらさ
らに具体的に説明する。
らに具体的に説明する。
第１図に本発明の二段燃焼部にセラミックハニカム構造
体よりなる混合部を設けた二段触媒燃焼式改質器の構造
を示す。原料および水蒸気混合物は原料ノズル１より反
応器内へ入り、仕切室２より反応管外管３に入る。反応
管外管３には水蒸気改質触媒が充填されており、かつ反
応管自体は。
体よりなる混合部を設けた二段触媒燃焼式改質器の構造
を示す。原料および水蒸気混合物は原料ノズル１より反
応器内へ入り、仕切室２より反応管外管３に入る。反応
管外管３には水蒸気改質触媒が充填されており、かつ反
応管自体は。
伝熱促進用の充填粒子層４内に埋蔵されている。
原料は２反応管外管３を通る間に、外部より反応熱を受
け、かつ水蒸気改質触媒の作用によって改質反応を生じ
２反応終了後２反応管内管５を通り改質ガス仕切室６に
集められ、改質ガスノズル７より反応器外へ出る。一方
、燃料は一段燃料ノズル８．および二段燃料ノズル９か
ら供給される。
け、かつ水蒸気改質触媒の作用によって改質反応を生じ
２反応終了後２反応管内管５を通り改質ガス仕切室６に
集められ、改質ガスノズル７より反応器外へ出る。一方
、燃料は一段燃料ノズル８．および二段燃料ノズル９か
ら供給される。
一段目の燃料および過剰の空気は予混合器１０にて混合
され、一段目燃焼触媒層１１にて燃焼させる。
され、一段目燃焼触媒層１１にて燃焼させる。
発生した燃焼ガスは、充填粒子層４を通る間に埋蔵の反
応管へ反応熱を供給し、燃焼ガス自身の温度は低下する
。そして、ここで本発明によるセラミックハニカム構造
体よりなる混合部１２に入り。
応管へ反応熱を供給し、燃焼ガス自身の温度は低下する
。そして、ここで本発明によるセラミックハニカム構造
体よりなる混合部１２に入り。
二段目燃料ノズル９から燃料管１３を通って供給された
二段目燃料と混合される。この混合ガスは。
二段目燃料と混合される。この混合ガスは。
下流に設けられている二段目燃焼触媒層１４にて燃焼し
、再度高温の燃焼ガスとなり、さらに、充填粒子層４′
を通り９反応管に熱を供給した後、燃焼ガスノズル１５
より反応器外へ排出される。
、再度高温の燃焼ガスとなり、さらに、充填粒子層４′
を通り９反応管に熱を供給した後、燃焼ガスノズル１５
より反応器外へ排出される。
第２図に、二段触媒燃焼式改質器の二段目燃焼部に用い
る本発明のセラミックハニカム構造体よりなる混合部の
平面構造を示す。反応管１６の外周に、単一セラミック
ハニカムセル２２を配置し、さらに、燃料供給管１７を
１本もしくは１本以上連結する。
る本発明のセラミックハニカム構造体よりなる混合部の
平面構造を示す。反応管１６の外周に、単一セラミック
ハニカムセル２２を配置し、さらに、燃料供給管１７を
１本もしくは１本以上連結する。
燃料２０は、第２図において矢印で示すように反応管１
６の外周に沿って均一に、多方向に流れ燃料２０の均一
分散が可能となる。
６の外周に沿って均一に、多方向に流れ燃料２０の均一
分散が可能となる。
また、第３図に、単一セラミックハニカムセル２２の構
造の一例を示す。反応管１６の外周に配設したセラミッ
クハニカム構造体は、燃焼ガス２１を流す流路と、燃料
２０を流す流路とが直交するように構成されており、直
交して流れる燃料２０は、その流路を流れる間に燃焼ガ
ス２１と徐々に混合され。
造の一例を示す。反応管１６の外周に配設したセラミッ
クハニカム構造体は、燃焼ガス２１を流す流路と、燃料
２０を流す流路とが直交するように構成されており、直
交して流れる燃料２０は、その流路を流れる間に燃焼ガ
ス２１と徐々に混合され。
さらに下流の燃焼ガス２１流路を通って、該セラミック
ハニカム構造体よりなる混合部を出て２次の段に設けら
れている二段目燃焼触媒層へ入ることになり、均一混合
、均一燃焼が達成される。
ハニカム構造体よりなる混合部を出て２次の段に設けら
れている二段目燃焼触媒層へ入ることになり、均一混合
、均一燃焼が達成される。
以上２本発明の実施例において例示した。二段 ４触媒
燃焼式改質器における燃焼ガスの流れ方向の温度分布９
反応ガス側の温度分布および反応熱の伝熱ヒートフラッ
クス分布などを第４図に示す。
燃焼式改質器における燃焼ガスの流れ方向の温度分布９
反応ガス側の温度分布および反応熱の伝熱ヒートフラッ
クス分布などを第４図に示す。
図から明らかなごとく２本発明の二段触媒燃焼式改質器
は極めて良好な加熱特性が得られた。
は極めて良好な加熱特性が得られた。
以上詳細に説明したごとく、二段触媒燃焼式改質器にお
ける二段目燃焼部に２本発明のセラミックハニカム構造
体よりなる混合部を設けると、二段目燃料が二段目燃焼
触媒層へ流入する前に、一段目燃焼ガスと強制的に混合
拡散され均一混合が可能となり、二段目燃焼部での不均
一燃焼による未燃分の発生、不均一燃焼によるホットス
ポットの発生を抑制することができる。また、従来の二
段目燃焼部に設けられている空間部が不要となるために
、高温に酎え得る高価な支持板の使用を省略することが
でき、構造および設計上、著しく二段触媒燃焼式改質器
の簡略化をはかることが可能となる。
ける二段目燃焼部に２本発明のセラミックハニカム構造
体よりなる混合部を設けると、二段目燃料が二段目燃焼
触媒層へ流入する前に、一段目燃焼ガスと強制的に混合
拡散され均一混合が可能となり、二段目燃焼部での不均
一燃焼による未燃分の発生、不均一燃焼によるホットス
ポットの発生を抑制することができる。また、従来の二
段目燃焼部に設けられている空間部が不要となるために
、高温に酎え得る高価な支持板の使用を省略することが
でき、構造および設計上、著しく二段触媒燃焼式改質器
の簡略化をはかることが可能となる。
第１図は本発明の実施例において例示した二段触媒燃焼
式改質器の構造を示す断面図、第２図は本発明の実施例
において例示した二段目燃焼部に設けるセラミックハニ
カム構造体よりなる混合部の構造を示す模式図、第３図
は単一セラミックハニカムセルの構造を示す斜視図、第
４図は本発明の二段触媒燃焼式改質器における反応ガス
、燃焼ガス各々の温度分布および伝熱ヒートフラックス
分布などを示すグラフ、第５図は従来の二段触媒燃焼式
改質器の構造を示す断面図である。 １・・・原料ノズル ２・・・仕切室３・・・反
応管外管 ４，４′・・・充填粒子層５・・・反
応管内管 ６・・・改質ガス仕切室７・・・改質
ガスノズル ８・・・−段燃料ノズル９・・・二段燃
料ノズル １０・・・予混合器１１・・・一段目燃焼
触媒層 １２・・・セラミックハニカム構造体よりなる混合部１
３・・・燃料管 １４・・・二段目燃焼触媒
層１５・・・燃焼ガスノズル １６・・・反応管１７
・・・燃料供給管 １８・・・支持板１９・・・
空間部 ２０・・・燃料２１・・・燃焼ガス ２２・・・単一セラミックハニカムセル代理人弁理士
中 村 純之助 第１図 第２図 フを 第３図 改質台 第４図
式改質器の構造を示す断面図、第２図は本発明の実施例
において例示した二段目燃焼部に設けるセラミックハニ
カム構造体よりなる混合部の構造を示す模式図、第３図
は単一セラミックハニカムセルの構造を示す斜視図、第
４図は本発明の二段触媒燃焼式改質器における反応ガス
、燃焼ガス各々の温度分布および伝熱ヒートフラックス
分布などを示すグラフ、第５図は従来の二段触媒燃焼式
改質器の構造を示す断面図である。 １・・・原料ノズル ２・・・仕切室３・・・反
応管外管 ４，４′・・・充填粒子層５・・・反
応管内管 ６・・・改質ガス仕切室７・・・改質
ガスノズル ８・・・−段燃料ノズル９・・・二段燃
料ノズル １０・・・予混合器１１・・・一段目燃焼
触媒層 １２・・・セラミックハニカム構造体よりなる混合部１
３・・・燃料管 １４・・・二段目燃焼触媒
層１５・・・燃焼ガスノズル １６・・・反応管１７
・・・燃料供給管 １８・・・支持板１９・・・
空間部 ２０・・・燃料２１・・・燃焼ガス ２２・・・単一セラミックハニカムセル代理人弁理士
中 村 純之助 第１図 第２図 フを 第３図 改質台 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化水素改質触媒を充填した複数の反応管を有し、
該反応管の軸方向に対し二段に分離して配置した、一段
目および二段目燃焼触媒層によって上記反応管を加熱す
る二段触媒燃焼式改質器において、上記二段目の燃焼触
媒層の前流に、セラミックハニカム構造体よりなるガス
混合部を設け、該ガス混合部には１箇所以上の燃料ガス
供給部を設け、かつ供給する燃料ガスの流れと、上記二
段目の燃焼触媒層の前流に設けた上記一段目の燃焼触媒
層から排出される酸素を含む燃焼ガスの流れとが、上記
混合部を構成するセラミックハニカム構造体の内部でほ
ぼ直交して混合される流路を形成し、上記燃料ガスと燃
焼ガスとを均一混合して二段目の燃焼触媒層において均
一燃焼をはかる上記ガス混合部を設けたことを特徴とす
る二段触媒燃焼式改質器。 ２、特許請求の範囲第１項において、二段触媒燃焼式改
質器に設けるガス混合部は、単一セラミックハニカムセ
ルを複数個組み合せて構成したセラミックハニカム構造
体であって、上記混合部は、その前流および後流に充填
された伝熱粒子によって、サンドウィッチ状に保持され
た構造とすることを特徴とする二段触媒燃焼式改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63076179A JP2577037B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 二段触媒燃焼式改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63076179A JP2577037B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 二段触媒燃焼式改質器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01249890A true JPH01249890A (ja) | 1989-10-05 |
| JP2577037B2 JP2577037B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=13597884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63076179A Expired - Fee Related JP2577037B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 二段触媒燃焼式改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577037B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0661768A1 (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-05 | Chiyoda Corporation | Method of heat transfer in reformer |
| EP0924786A2 (en) * | 1997-11-20 | 1999-06-23 | General Motors Corporation | Fuel cell system combustor |
| WO2014119222A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell module |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63076179A patent/JP2577037B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0661768A1 (en) * | 1993-12-28 | 1995-07-05 | Chiyoda Corporation | Method of heat transfer in reformer |
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| WO2014119222A1 (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2577037B2 (ja) | 1997-01-29 |
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